JP2997003B2 - 接続部でサイズを異にする連続走行金属ストリップの非接触支持制御方法 - Google Patents

接続部でサイズを異にする連続走行金属ストリップの非接触支持制御方法

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JP2997003B2
JP2997003B2 JP2075611A JP7561190A JP2997003B2 JP 2997003 B2 JP2997003 B2 JP 2997003B2 JP 2075611 A JP2075611 A JP 2075611A JP 7561190 A JP7561190 A JP 7561190A JP 2997003 B2 JP2997003 B2 JP 2997003B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、連続焼鈍炉内などにおいて、走行してい
る金属ストリップを非接触下で支持案内するにあたっ
て、サイズの異なる金属ストリップを接続して連続走行
させる際の有利な支持制御方法を提案しようとするもの
である。
(従来の技術) 金属ストリップの非接触支持装置として、金属ストリ
ップの走行経路に沿う間隔をへだてて対向配置したスリ
ットノズル対の該経路に沿う多数の配列になり、各スリ
ットノズルから気体を噴出させることにより走行中の金
属ストリップ荷重に応じた支持力を生じさせる装置が知
られている。
この非接触支持装置においては、ある板厚及び板幅の
金属ストリップに対するスリットノズル端からの離間距
離を所定量に保持するため、上記の支持力をある目標値
となるように制御している。
すなわち Pi=F(D,W,ρs,ho) …(1) ここでPi :i番目の非接触支持装置の支持力目標値 D :金属ストリップの厚み W :金属ストリップの幅 ρs:金属ストリップの密度 ho :スリットノズル端からの離間距離の目標値 と表されるから、目標とする距離に保持させるのには、
あるサイズの金属ストリップに対して、(1)式で決定
する支持力目標値のみで離間距離を制御していた。そし
て板厚ないしは板幅が異なるストリップを接続して連続
走行させる場合には、その接続部がこのi番目の非接触
支持装置の直上を通過した時点で(1)式から決定する
先行ストリップに対する支持力目標値から追行ストリッ
プに対する支持力目標値に変更する制御を行っていた。
(発明が解決しようとする課題) 従来の非接触支持装置の制御方法では、あるサイズの
金属ストリップに対し、支持力目標値を1種類しか設定
していず、板厚ないしは板幅の異なる金属ストリップを
接続して連続走行させる場合に、この接続部が非接触支
持装置の前後にわたって通過する際には、スリットノズ
ル端からの離間距離が目標値から大きく外れてしまう。
したがって金属ストリップがスリットノズルなどに接
触して金属ストリップ表面にすり疵を生じ、最悪の場合
には、金属ストリップの破断に至ってしまうことから品
質上また歩留まり上、大きな問題となっていた。また走
行可能な金属ストリップ接続条件が制限されるために作
業効率上も問題が多かった。
接続部でサイズを異にする連続走行金属ストリップの
離間距離を一定に保持することで、安定した走行を可能
にする支持制御方法を提案することがこの発明の目的で
ある。
(課題を解決するための手段) この発明は、金属ストリップの走行経路に沿う間隔を
へだてて対向配置したスリットノズル対の該経路に沿う
多数の配列になり、各スリットノズルから気体を噴出さ
せることにより、該金属ストリップの走行を非接触下に
支持案内する方法において、 上記スリットノズル対をそなえる非接触支持装置のそ
れぞれについて、 先行する金属ストリップに対するスリットノズルから
の気体噴出力の計算及び、先行する金属ストリップと追
行する金属ストリップとの接続部が通過する間の過渡的
な気体噴出力の計算に必要な定数を、先行する金属スト
リップ及び追行する金属ストリップの板厚、板幅、板密
度、隣合う非接触支持装置間の距離、非接触支持装置の
ライン長手方向の長さ、スリットノズルのノズルギャッ
プ並びに目標離間距離の各数値に基づいて支持力目標値
計算装置で算出し、 この支持力目標値計算装置で算出した各定数を、あら
かじめ支持力制御装置に設定しておき、 サイズが異なる金属ストリップの接続部を支持案内す
る際は、トラッキング装置により接続部のライン上の位
置を常時計算し、この接続部の位置と前記定数との関数
として非接触支持装置の気体噴出量制御目標値を支持力
制御装置によりダイナミックに算出し、 このダイナミックに算出した気体噴出量制御目標値に
基づき、支持力制御装置によりファンによる気体噴出量
を随時に制御して、ノズル端からの金属ストリップの離
間距離を保持することを特徴とする、接続部でサイズを
異にする連続走行金属ストリップの非接触支持方法であ
る。
この発明においては、板幅が異なる金属ストリップの
接続部を支持案内する際、荷重変動に応じた気体噴出量
制御に加えて、ストリップの受圧面積の変動に対応する
気体噴出量制御を行うことが、より好ましい。
(作 用) 第1図にこの発明の制御を模式で示し、第2図にこの
発明を適用する非接触支持装置をそなえた連続熱処理炉
を示す。
かかる非接触支持装置は、第3図にその構造を示すよ
うに、金属ストリップの走行経路に沿う間隔をへだてて
対向配置したスリットノズル対をそなえる一方、この非
接触支持装置に接続したファンにより内圧を高めて、こ
のスリットノズルから気体を噴出させることにより金属
ストリップの荷重に対する支持力を生じさせる。
i番目の浮揚支持装置の支持力をPciとすると、支持
力Pciは、1/2(Li-1+Li)間の金属ストリップ荷重を支
持する。ここでLi-1は、(i−1)番目の非接触支持装
置からi番目の非接触支持装置までの距離(m)であ
り、同様にLiは、i番目の非接触支持装置から(i+
1)番目の非接触支持装置までの距離(m)である。
したがってi番目の非接触支持装置が支持しようとす
るストリップ重量は、 となる。
ここでρs:金属ストリップの密度(kg/m3) D :金属ストリップの厚み(m) W :金属ストリップの幅(m) i:i番目の非接触支持装置のライン長手方向
の長さ(m) このような非接触支持装置において、第4図に示すよ
うな従来の非接触支持装置の制御方法では、前述したよ
うにサイズの異なる金属ストリップを接続して連続走行
させる場合に、金属ストリップの離間距離が目標値から
大きく外れてしまう。その理由は、i番目の非接触支持
装置が支える荷重は、1/2(Li-1+Li)間の荷重である
ため、接続部がこの区間内にある時は、接続部の位置に
より支持すべき荷重が時間とともに変化する。よって、
逆に支持力が一定の場合には、離間距離が時間とともに
変動するからである。
そこでこの発明では、接続部を追跡し、接続部がi番
目の非接触支持装置の前後にわたって通過する間、この
i番目の非接触支持装置が支持すべき金属ストリップ荷
重から、目標とする離間距離を満足する支持力を常時算
出し、この過渡的な支持力に応じてスリットノズルから
の気体噴出量を調整する制御を行うため、接続部の位置
によらず離間距離を一定に保つことができる。したがっ
て接続条件によらず離間距離を一定にできるため、すり
疵、板破断の発生を防止できる。
さらに加えて、ストリップ幅が変化する接続部が非接
触支持装置の直上の受圧区域を通過する間は、受圧面積
の変動による支持力の変動をも制御する支持力に加味す
ることにより、さらに離間距離の変動を小さく抑えるこ
とができる。
(実施例) 第1図に従いこの発明の制御方法を具体的に説明す
る。
複数列存在する非接触支持装置のうち、i番目の非接
触支持装置(i=1,2,…,N)に注目する。また連続走行
させる金属ストリップの先行板(Aストリップ)の板
厚、板幅、板密度をそれぞれDa,Waとし、同様に追
行板(Bストリップ)の板厚、板幅、板密度をそれぞれ
Db,Wbとして、以下のステップの制御を行う。
ステップ1 走行させようとする金属ストリップごとに支持力目標
値計算装置1にて、i番目非接触支持装置におけるスト
リップAに対するスリットノズルからの気体噴出力PAi
とBストリップを接続した際の過渡的な気体噴出力Pti
を計算するために必要な定数を算出する。
まず x:ストリップAとストリップBとの接続部の位置(i番
目の非接触支持装置を基準として0とおいた位置) Li-1:(i−1)番目の非接触支持装置とi番目の非接
触支持装置間の距離 Li :i番目の非接触支持装置と(i+1)番目の非接触
支持装置間の距離i :i番目の非接触支持装置のライン長手方向の長さ δi :i番目の非接触支持装置のノズルギャップ ho :目標離間距離 f(W,δ,h):支持力P0i(x)と気体噴出量PAi、Pti
との関係式。板幅W,ノズルギャップδ及び目標離間距離
hとの関数。
とすると、 (1)x≦−1/2Li-1の時 PAi=Poi(x)・f(Wai ho) …(2) ここで (2)−1/2Li-1<x≦0の時 Pti=Poi(x)・f(Wai ho) …(4) ここで (3)0<x≦1/2Liの時 Pti=Poi(x)・f(Wbi ho) …(6) ここで となるから、上記(2)〜(7)式において、各定数と
して以下のようにおく。
FA=f(Wai ho) …(10) FB=f(Wbi ho) …(11) ステップ2 支持力目標値計算装置1にて算出した各定数k1、k2
FA、FBを、支持力制御装置2に設定する。
ステップ3 支持力制御装置2は、次の(12)〜(17)式に従い、
i番目の非接触支持装置の気体噴出量制御目標値P
i(x)を接続部位置xの関数としてダイナミックに算
出する。
Pi(x)=Poi(x)・F …(12) ここで Poi(x)=k1・f(x)+k2 …(13) であり、 f(x)=x(−1/2Li-1<x≦1/2Liの場合)…(15) F=FA (x≦0) …(16) F=FB (0<x≦1/2Li) …(17) 実際には、支持力制御装置2は、トラッキング装置3よ
りx=−1/2Li,0,1/2Liのポイントでパルス信号を受信
し、そのタイミングで(12)式の気体噴出量目標値を切
り換える。−1/2Li-1≦X≦1/2Li間は、x=v・t(v:
ライン速度、t=時間)として、vをトラッキング装置
3より常時受信することで時間の関数として気体噴出量
をダイナミックに算出する。
かかる制御による気体噴出量、離間距離の経時変化を
第5図に示す。同図では、ρ・Db>ρ・DaかつWa
Wbの場合を示している。
ステップ4 支持力制御装置2は、ダイナミックに算出した気体噴
出量制御目標値に基づき、気体噴出量の制御を行う。気
体噴出量制御の検出端は、圧力測定装置6であり、また
操作端は、ファン5である。気体噴出量制御の方法は、
通常のPID制御でよい。
第5図に示した実施例では、先行ストリップ板幅Wa
追行ストリップ板幅Wbより大であるがゆえに接続部が−
1/2点すなわち非接触支持装置のスリットノズル端
にかかった時点から徐々にストリップの受圧面積が低下
することから離間距離が小さくなる。
かかる受圧面積の変動により離間距離の変動が生じる
場合には、前記と同じ手法によって−1/2〜1/2
の間で荷重変動に応じた噴出量制御に、受圧面積の変動
に対応する噴出量制御を加えることにより離間距離の変
動をさらに抑制することができる(第6図参照)。なお
かかる受圧面積の変動による離間距離の変動があまり問
題でない場合には、接続部がi番目の非接触支持装置の
中央を通過する時に、挟幅(ストリップB)基準の噴出
量に切り換えればよい。
(発明の効果) この発明の制御方法は、板厚、板幅を異にするストリ
ップの溶接部が非接触支持装置を通過する際に、両方の
板厚、板幅を考慮した過渡的な支持力を用いる制御を行
うことにより、接続部が非接触支持装置を通過する際に
も離間距離を一定に保持することができ、したがってす
り疵または板破断の発生を抑制し、また任意の金属スト
リップの接続が可能となって作業能率を向上させること
ができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は、この発明の制御方法の模式図、 第2図は、この発明の制御方法を適用する非接触支持装
置をそなえた連続熱処理炉を示す図、 第3図は、非接触支持装置の構造の模式図、 第4図は、従来の制御方法による気体噴出量及び離間距
離の経時変化を示す図、 第5図は、この発明の制御方法による気体噴出量及び離
間距離の経時変化を示す図、 第6図は、受圧面積の変動により離間距離が変動する場
合におけるこの発明の適用を示す図である。 1……支持力目標値計算装置 2……支持力制御装置、3…トラッキング装置 4…非接触支持装置、5…ファン 6……圧力測定装置、7……金属ストリップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相澤 均 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (56)参考文献 特開 昭56−99148(JP,A) 特開 昭62−63623(JP,A) 特公 昭57−52936(JP,B2)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属ストリップの走行経路に沿う間隔をへ
    だてて対向配置したスリットノズル対の該経路に沿う多
    数の配列になり、各スリットノズルから気体を噴出させ
    ることにより、該金属ストリップの走行を非接触下に支
    持案内する方法において、 上記スリットノズル対をそなえる非接触支持装置のそれ
    ぞれについて、 先行する金属ストリップに対するスリットノズルからの
    気体噴出の計算及び、先行する金属ストリップと追行す
    る金属ストリップとの接続部が通過する間の過渡的な気
    体噴出力の計算に必要な定数を、先行する金属ストリッ
    プ及び追行する金属ストリップの板厚、板幅、板密度、
    隣合う非接触支持装置間の距離、非接触支持装置のライ
    ン長手方向の長さ、スリットノズルのノズルギャップ並
    びに目標離間距離の各数値に基づいて支持力目標値計算
    装置で算出し、 この支持力目標値計算装置で算出した各定数を、あらか
    じめ支持力制御装置に設定しておき、 サイズが異なる金属ストリップの接続部を支持案内する
    際は、トラッキング装置により接続部のライン上の位置
    を常時計算し、この接続部の位置と前記定数との関数と
    して非接触支持装置の気体噴出量制御目標値を支持力制
    御装置によりダイナミックに算出し、 このダイナミックに算出した気体噴出量制御目標値に基
    づき、支持力制御装置によりファンによる気体噴出量を
    随時に制御して、ノズル端からの金属ストリップの離間
    距離を保持することを特徴とする、接続部でサイズを異
    にする連続走行金属ストリップの非接触支持方法。
  2. 【請求項2】板幅が異なる金属ストリップの接続部を支
    持案内する際、荷重変動に応じた気体噴出量制御に加え
    て、ストリップの受圧面積の変動に対応する気体噴出量
    制御を行うことを特徴とする請求項1記載の接続部でサ
    イズを異にする連続走行金属ストリップの非接触支持方
    法。
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